淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育中的應(yīng)用

張馨雨

摘要：在虛擬現(xiàn)實技術(shù)日趨成熟與職業(yè)教育深化改革需求的雙輪驅(qū)動下，將虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于職業(yè)教育教學過程中，賦能職業(yè)教育創(chuàng)造出新穎的教育教學方式，并以動車組檢修專業(yè)為例，文章從三個層面闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)給動車組檢修技術(shù)專業(yè)教學帶來的好處：1、有利于教學過程、教學手段的開展;2、有利于專業(yè)示范課程的建設(shè)，實現(xiàn)資源共享;3、有利于有利于提高學生的學習效率和專業(yè)實踐技能。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;教育教學;職業(yè)教育

中國分類號：G420

1 緒論

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺計算、人工智能、無人駕駛等科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能與職業(yè)教育的融合創(chuàng)新已經(jīng)成為未來教育變革的趨勢，這不僅給職業(yè)教育發(fā)展帶來了新的動能，而且能夠在極大程度上提高職業(yè)教育教學水平[1]。2019年6月國家教育部發(fā)布的《關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂與實施工作的指導意見》中，重點強調(diào)提出要提升人工智能、虛擬現(xiàn)實等科學信息技術(shù)在教育教學中要廣泛應(yīng)用[2]。其中，以虛擬現(xiàn)實為代表的人工智能技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用于生產(chǎn)制造業(yè)、醫(yī)學研究領(lǐng)域、航海軍事領(lǐng)域、影視娛樂業(yè)等。但是虛擬現(xiàn)實在職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用卻相對較少[3]。截止2016年，中國已逾3600所高等院校，對利用新的科學技術(shù)提高教育教學質(zhì)量、獲得優(yōu)質(zhì)教學資源有著強烈的愿景。

虛擬現(xiàn)實和“互聯(lián)網(wǎng)+”、“大數(shù)據(jù)”類似，但是虛擬現(xiàn)實能夠在一定范圍內(nèi)生成與真實環(huán)境高度相仿的“視覺、聽覺、觸覺”的數(shù)字化場景。因此，虛擬現(xiàn)實能夠以多渠道、多終端、多場景的方式為職業(yè)教育教學提供技術(shù)支持和個性化服務(wù)[4]。以高職教育領(lǐng)域的動車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，學生在三年職業(yè)教育學習過程中，會學習到多門專業(yè)核心課程，例如動車組輔助系統(tǒng)檢修、制動系統(tǒng)檢修、牽引系統(tǒng)檢修、機械裝置檢修等，如果可以在教學過程中，輔以虛擬現(xiàn)實技術(shù)仿真動車所或動車段的工作檢修環(huán)境，能夠加強學生在實踐上的認知，并且在很大程度上提高專業(yè)教育教學以及人才培養(yǎng)質(zhì)量，為國家輸送專業(yè)技術(shù)扎實、實操能力過硬的動車組地勤機械師以及隨乘機械師。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用職業(yè)教育行業(yè)的優(yōu)點

2.1 有利于教學過程、教學手段的順利開展

職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才，提高國家的人民素質(zhì)[5]。在職業(yè)教育的教學過程中，需要改變傳統(tǒng)的職業(yè)教育模式，以能力培養(yǎng)為主線，以就業(yè)為導向的教育，因此在教育教學過程和教學手段上，要更加注重校內(nèi)學習和實際工作的一致性，老師講課與學生的實踐過程需要相輔相成。以動車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，在教學過程中采用先進的虛擬仿真技術(shù)，根據(jù)虛擬現(xiàn)實具有可信度、互動性、計算機生成實時性、可探索性、沉浸性等應(yīng)用特點，可以在課堂教學中，模擬真實的可視化檢修環(huán)境，打破傳統(tǒng)課程教育對學生一味灌輸知識的過程，對學生進行安全、理論、綜合、實作培訓四個部分的訓練，針對每個學生在學習過程中的理論短板進行補充，強化知識從抽象到具體的實踐過程。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多維立體的可視性，營造身臨其境的3D檢修環(huán)境，將動車運用所或者動車段的真實檢修環(huán)境通過虛擬現(xiàn)實的全息技術(shù)進行投影，使得動車組檢修專業(yè)的學生通過沉浸式的虛擬仿真學習來增強對專業(yè)知識的記憶。相較于傳統(tǒng)課堂而言，老師的教學手段更加多樣化，教學過程更加具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性，引導學生逐步從被動式的學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮降膶W習，打破高職教師在傳統(tǒng)教學過程中瓶頸，實現(xiàn)教學過程順利有序的開展。

2.2 有利于專業(yè)示范課程的建設(shè)，實現(xiàn)資源共享

課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基本內(nèi)容，是人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本保證。除了要保證高質(zhì)量的教師隊伍、教材、課程體系、教學內(nèi)容建設(shè)以外，教學手段和方法、環(huán)節(jié)的建設(shè)也是極為重要[6，7]。采用理實一體全方位覆蓋的虛擬仿真教學環(huán)境，使得大量的動車組檢修的學科知識分布式地存在于構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實課程系統(tǒng)中，不僅實現(xiàn)了超高速、多媒體的數(shù)據(jù)海量存儲和傳輸，而且有利于動車組檢修技術(shù)專業(yè)示范課程的創(chuàng)建。從科學技術(shù)的角度而言，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為虛擬現(xiàn)實提供了良好的網(wǎng)絡(luò)依托平臺，不僅可以解決虛擬現(xiàn)實教學系統(tǒng)中海量的數(shù)據(jù)存儲和索引問題，而且其分布式和并行化的數(shù)據(jù)處理方式是新型專業(yè)示范課程建設(shè)的催生劑[8]。將大量的同類專業(yè)課程知識集成于一個虛擬仿真系統(tǒng)中，極大程度上降低了學校對硬件的資本投入，提高了課程建設(shè)的水平與質(zhì)量，實現(xiàn)了教學名師、精品教材、教學方式改革等協(xié)調(diào)發(fā)展、整體推進。此外，隨著中國高鐵的飛速發(fā)展，“四縱四橫”到“八縱八橫”的規(guī)劃的發(fā)展，動車組檢修專業(yè)知識也隨之不斷迭代更新。相比傳統(tǒng)課本知識的更新速度，由于虛擬現(xiàn)實教學系統(tǒng)擴展性極佳的特點，能夠?qū)⑶把氐膭榆嚱M檢修專業(yè)相關(guān)的知識及時地進行輸入并通過巨大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)不同院校之間的優(yōu)質(zhì)資源共享。

2.3 有利于提高學生的學習效率和專業(yè)實踐技能

通過分析動車組檢修技術(shù)專業(yè)學生的學習及動手實踐能力的實際情況，如果能在教學內(nèi)容和環(huán)境中加入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持，按照“課程設(shè)置特色化、課程目標能力化、課程內(nèi)容職業(yè)化、課程實施項目化”的基本教學思路，推行以職業(yè)發(fā)展為導向的人才培養(yǎng)模式改革。此外，結(jié)合動車組檢修技術(shù)專業(yè)學生畢業(yè)后的主要工作崗位，在日常的教育教學環(huán)節(jié)中融入虛擬現(xiàn)實的信息技術(shù)，構(gòu)建與之相應(yīng)的培養(yǎng)目標相適應(yīng)的專業(yè)知識內(nèi)容，創(chuàng)建一種色彩鮮明、層次豐富的虛擬現(xiàn)實智慧教室，促進學生理解抽象學科知識的能力。此外，在虛擬現(xiàn)實構(gòu)建的和諧人機環(huán)境中，學生作為參與者，可以利用硬件，如鍵盤、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標、操縱桿、眼球跟蹤裝置、超聲波頭部跟蹤裝置、頭盔顯示器、攝錄像裝置、立體護目鏡、音響、耳機等獲取真實的實踐學習體驗，通過虛擬世界環(huán)境中物體的可操作性，依靠自身的感知和認可能力全方位地獲取專業(yè)知識，發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的學習效率。虛擬現(xiàn)實提供的360度全景體驗式課堂，突破資源和時空的局限，模擬真實的列檢場景，給學生帶來沉浸式的動車組檢修體驗，達到加強學生的專業(yè)認知技能和知識掌握能力的目標。

3 結(jié)語

本文通過分析虛擬現(xiàn)實與職業(yè)教育結(jié)合的現(xiàn)實意義，從三個角度分別闡述了虛擬現(xiàn)實融入職業(yè)教育的發(fā)展前景，并以動車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)給職業(yè)教育帶來新的發(fā)展契機。隨著人工智能、機器學習日新月異的進步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育教學過程中將會不斷發(fā)展完善，成為提高職業(yè)教育教學質(zhì)量的新型教學手段。由此可見，融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的職業(yè)教育領(lǐng)域發(fā)展前景將會十分光明。

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